不同晶体结构的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ体系氧空位的形成和迁移研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了具有不同晶体对称性(立方、斜方六面体、正交和单斜结构)的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3−δ(LSGM)体系的氧空位形成和迁移能。结果显示立方结构的LSGM具有最小的氧空位形成能和迁移势垒,而其他三种结构的空位形成能和迁移势垒都比较大,这意味着在四种不同晶体结构的LSGM体系中,立方结构的LSGM具有最好的氧离子电导。本文的计算结果不仅能够解释实验观察到的不同晶体对称性LSGM体系氧离子电导行为的差异,而且能够在一定程度上预言在固体氧化物燃料电池电解质的应用中最理想的晶体结构。

放电等离子烧结制备多元素共掺的Na_(0.52)Bi_(0.46)K_(0.02)Ti_(0.99)Mg_(0.01)O_(2.95)氧离子导体

分别采用放电等离子烧结和传统烧结方法制备Na_(0.52)Bi_(0.46)K_(0.02)Ti_(0.99)Mg_(0.01)O_(2.95)氧离子导体。交流阻抗测试结果显示,在543 K时,放电等离子烧结方法制备的试样的晶粒电导率为1.50×10^(-4) S/cm,是传统烧结方法制备的试样在相同温度下晶粒电导率的2倍(7.50×10^(-5) S/cm)。借助于介电模量谱分析,放电等离子烧结制备的试样中具有更高的可动氧空位浓度和更好的氧空位迁移能力,从而导致了其晶粒电导率高于传统烧结方法制备的试样的晶粒电导率,这将为提高Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)基氧离子导体的电学性能提供思路。

Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)铋层状陶瓷的结构与电性能研究

采用固相法制备了Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)(0≤x≤0.1)共生结构的铋层状陶瓷材料,通过Mn离子调控Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)体系中的氧空位迁移和氧空位浓度的变化,研究了氧空位迁移和氧空位浓度对Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)陶瓷材料的电性能的影响。研究发现所有样品均为单一的共生铋层状结构,无杂相生成。在掺入Mn的陶瓷样品中,Mn离子占据钙钛矿结构中的Ti离子的位置;在x≤0.06时,氧空位迁移速率降低,氧空位迁移对陶瓷的电学性能影响占主导优势,介电损耗和漏电流减小,压电常数不断增大。随着Mn含量逐渐增加,当x>0.06时,氧空位的浓度对电学性能的影响占主要优势,氧空位浓度不断增大,介电损耗和漏电流增大,压电常数降低。在x=0.06时,压电常数d 33为19.8 pC/N达到最大,此时介电损耗较低,综合电性能最优。

BST薄膜的复阻抗谱及其电导性能的研究

应用Sol-Gel工艺制备了BST薄膜 .应用复阻抗谱和模量谱技术研究了BST薄膜的介电响应 ,实验结果表明 :BST薄膜的阻抗谱曲线是一个完整的半圆 ,且阻抗谱半圆存在压低现象 ,而与此对应 ,复阻抗和复模量的频谱曲线只存在一个峰值 ,表明BST薄膜的介电响应主要起源于样品的晶粒体行为 ,而晶粒边界以及电极与薄膜界面的贡献可以忽略 .交直流电导分析结果表明 ,BST薄膜的交直流电导激活能分别为 93.5kJ mol和 1 0 0 .3kJ mol。

限制电流对Ta/BaTiO_(3)/Al_(2)O_(3)/ITO忆阻器的开关比和稳定性调控

利用磁控溅射技术沉积了Ta/BaTiO_(3)/Al_(2)O_(3)/ITO多层薄膜,观察到该结构中的电阻开关现象受到限制电流的调控.在限制电流大小为10^(-2)A时,器件中的电阻开关现象达到最优.Ta/BaTiO_(3)/Al_(2)O_(3)/ITO多层薄膜的电阻开关具有良好的可重复性和稳定性.本文使用空间限制电流的传导模型对Ta/BaTiO_(3)/Al_(2)O_(3)/ITO器件中受限制电流调控的电阻开关传导机理进行了解释.